仝偉國

（山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司杜兒坪煤礦，山西 太原 030000）

刮板輸送機(jī)是綜采工作面主要運(yùn)輸設(shè)備，在實(shí)際工作面回采過程中，受刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)以及煤矸運(yùn)輸?shù)扔绊?，刮板輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)刮板磨損故障。刮板輸送機(jī)磨損主要危害有：（1）刮板磨損時(shí)增加了刮板輸送機(jī)負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)造成電機(jī)燒毀；（2）刮板與溜槽磨損時(shí)會(huì)造成溜槽表面防磨鍍層變薄，造成溜槽腐蝕；（3）刮板磨損時(shí)受力不均，導(dǎo)致刮板鏈斷鏈現(xiàn)象。刮板輸送機(jī)刮板磨損不僅降低了輸送機(jī)使用壽命，而且很容易造成重大機(jī)電事故發(fā)生。本文以杜兒坪煤礦68306 工作面為例，對(duì)工作面SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機(jī)刮板磨損機(jī)理進(jìn)行分析，并采取合理有效的優(yōu)化改進(jìn)措施。

1 概述

68306 工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，工作面采用MG-500/1140-GWD 電牽引采煤機(jī)割煤，采用ZY8000/25/50 型支撐掩護(hù)式支架支護(hù)頂板，采用SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機(jī)進(jìn)行煤矸運(yùn)輸。刮板磨損是刮板輸送機(jī)最常見故障，為了避免刮板磨損，提高刮板使用壽命，杜兒坪煤礦通過技術(shù)研究分析了刮板磨損機(jī)理，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

2 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)原理及刮板磨損機(jī)理分析

2.1 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)

（1）SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機(jī)主要由機(jī)頭部、中間部、機(jī)尾部、附屬部件等四部分組成。其中機(jī)頭部分主要是為輸送機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)提供動(dòng)力，機(jī)頭部主要由機(jī)頭架、電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、鏈輪幾部分組成；中間部主要是對(duì)工作面開采的物料進(jìn)行運(yùn)送，主要由過渡槽、中部槽、鏈條、刮板等部分組成；機(jī)尾部作用是使刮板鏈條能夠正常返回，主要由機(jī)尾架、導(dǎo)向裝置等部件組成；附屬部件作用是在輸送機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)對(duì)運(yùn)行姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要由千斤頂、緊鏈裝置組成。

（2）SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機(jī)設(shè)計(jì)長度為246 m，運(yùn)輸能力2000 t/h，功率263 kW，具體參數(shù)見表1。

表1 SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)表

2.2 工作原理

輸送機(jī)工作原理：由刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)過液力變矩器及減速機(jī)降速增扭；減速機(jī)低速軸端刮板鏈條驅(qū)動(dòng)輪能夠?yàn)殒湕l的旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力，鏈條拖拽刮板循環(huán)將工作面的物料不斷地運(yùn)送出工作面，物料被運(yùn)送到工作面頭部后進(jìn)行卸載，從而完成了工作面一個(gè)物料運(yùn)輸?shù)难h(huán)。

2.3 刮板磨損原因分析

由于刮板輸送機(jī)工作環(huán)境惡劣、負(fù)荷大、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長等，造成刮板輸送機(jī)傳動(dòng)部件、鏈輪、鏈條處于連續(xù)負(fù)荷工作狀態(tài)。通過對(duì)68306 工作面現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，刮板輸送機(jī)零部件失效的原因主要包括磨損失效和疲勞失效。磨損失效的部位有：中部槽、刮板鏈、齒輪、鏈輪、軸承、鏈板等；疲勞失效的部位有：中部槽、鏈輪。

（1）68306 工作面在回采期間刮板輸送機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)刮板與溜槽底部的煤渣及矸石進(jìn)行摩擦，以及與溜槽兩邊間隙中的煤渣及矸石進(jìn)行摩擦，造成刮板的底部及兩側(cè)磨損嚴(yán)重。工作面正常生產(chǎn)時(shí)煤壁掉落的矸石及煤塊也會(huì)將刮板砸傷，導(dǎo)致刮板磨損嚴(yán)重。

（2）由于溜槽底部堆積的煤矸清理難度大，輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)底煤對(duì)刮板下表面進(jìn)行摩擦，導(dǎo)致刮板磨損嚴(yán)重。

3 刮板結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)

為了解決工作面回采前期刮板磨損、變形等技術(shù)難題，杜兒坪煤礦通過技術(shù)研究，決定對(duì)刮板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

3.1 刮板增設(shè)滾動(dòng)裝置

由于傳統(tǒng)刮板輸送機(jī)刮板與溜槽之間無任何滾筒裝置，導(dǎo)致刮板與溜槽之間產(chǎn)生摩擦作用，所以為了避免摩擦作用導(dǎo)致刮板磨損，決定在刮板與溜槽之間安裝滾動(dòng)裝置，從而減少刮板在移動(dòng)過程中與溜槽的磨損系數(shù)，降低刮板移動(dòng)時(shí)所需的動(dòng)力以及能耗。

由于刮板機(jī)在進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時(shí)常常與槽幫發(fā)生摩擦，刮板在設(shè)置滾動(dòng)體時(shí)，將原來滑動(dòng)變?yōu)闈L動(dòng)模式，這樣可以將原來的摩擦系數(shù)降低為一半，如圖1。

3.2 刮板增設(shè)緩沖裝置

由于工作面在回采時(shí)煤壁落下的大塊煤矸對(duì)刮板產(chǎn)生碰撞沖擊作用，在外力作用下不僅會(huì)造成刮板損壞，而且增加刮板與溜槽表面之間的磨損。刮板在這樣的環(huán)境下長時(shí)間運(yùn)行，加大了刮板磨損量，降低了刮板使用壽命。

為了降低煤矸掉落對(duì)刮板的沖擊作用，決定在刮板底部及兩側(cè)安裝緩沖裝置。緩沖裝置主要是由滾珠、緩沖機(jī)構(gòu)主體、滾珠托架、外部彈簧和內(nèi)部彈簧等部分組成，如圖1。

滾珠安裝在刮板的底部及兩側(cè)，主要作用是將原來接觸面的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。滾珠托架作用是支撐滾珠，并將滾珠與彈簧分隔，避免滾珠與彈簧相互摩擦。同時(shí)為了最大限度地降低滾珠的磨損，在滾珠托架內(nèi)部添加潤滑脂。內(nèi)部彈簧的作用是對(duì)滾珠進(jìn)行支撐，在工作時(shí)壓縮滾珠與溜槽工作面或者槽幫緊密貼合。緩沖機(jī)構(gòu)作用是對(duì)內(nèi)位彈簧進(jìn)行支撐，從而約束滾珠運(yùn)行規(guī)矩。外部彈簧的作用是吸收沖擊，并使?jié)L珠與溜槽緊密貼合。

圖1 優(yōu)化改進(jìn)后刮板結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 刮板增設(shè)清掃裝置

由于刮板輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長，受空間限制刮板底部煤矸不能及時(shí)清理，導(dǎo)致溜槽與刮板之間常常留有較多煤渣。通過研究決定在刮板機(jī)尾部安裝一套清掃裝置，該裝置主要由高強(qiáng)度高錳鋼制成。清掃裝置具有較強(qiáng)的耐磨性與抗沖擊性，能夠?qū)α锊鄣撞康拿涸M(jìn)行清理。

為了增加清掃裝置使用壽命，將清掃裝置的緊固螺栓孔設(shè)計(jì)為腰型孔。若清掃裝置磨損后，可通過調(diào)節(jié)緊固螺栓孔將清掃裝置下移到合適位置對(duì)底部煤渣進(jìn)行清理，提高了清掃裝置的使用效率。

4 刮板優(yōu)化改進(jìn)后實(shí)際應(yīng)用效果及優(yōu)缺點(diǎn)分析

4.1 實(shí)際應(yīng)用效果分析

2020 年2 月 對(duì)68306 工 作 面SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機(jī)刮板進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，安裝改進(jìn)后刮板210 根。截至2020 年6 月，通過4 個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來看，刮板優(yōu)化改進(jìn)后工作面在后期回采中刮板輸送機(jī)負(fù)荷強(qiáng)度降低了1/2，更換損壞刮板12 根，與改進(jìn)前相比損壞刮板數(shù)量降低了75%。工作面在后期回采過程中未發(fā)生一起因刮板磨損導(dǎo)致斷裂、電機(jī)燒毀等重大機(jī)電事故，全年預(yù)計(jì)可節(jié)約設(shè)備維修成本費(fèi)用34 萬元。

4.2 刮板優(yōu)化改進(jìn)后優(yōu)缺點(diǎn)

（1）減少了刮板磨損現(xiàn)象。優(yōu)化改進(jìn)后在刮板底部安裝滾珠，大大減少了刮板底部與溜槽、槽幫的磨損現(xiàn)象，避免了刮板變形、磨損、斷裂以及溜槽磨損等失效現(xiàn)象，降低了刮板輸送機(jī)運(yùn)輸負(fù)荷，起到節(jié)支降耗的作用。

（2）緩沖外力沖擊作用。與傳統(tǒng)刮板相比，優(yōu)化改進(jìn)后刮板在底部及兩側(cè)安裝了緩沖裝置，能夠有效降低煤壁矸石對(duì)刮板的沖擊，防止刮板被砸傷影響刮板的使用壽命。

（3）降低人工清理作業(yè)強(qiáng)度。優(yōu)化改進(jìn)后刮板安裝了清掃裝置，能夠及時(shí)將溜槽底部浮煤進(jìn)行清理，降低了人工清理勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，保證了刮板與溜槽底部緊密貼合，提高了刮板輸送機(jī)運(yùn)輸效率。

（4）優(yōu)化改進(jìn)后的刮板在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下兩方面：① 刮板輸送機(jī)運(yùn)輸煤矸時(shí)，浮煤進(jìn)入緩沖裝置內(nèi)部，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)失效，需定期進(jìn)行清理維護(hù)；② 刮板長時(shí)間使用時(shí)滾動(dòng)裝置中滾珠出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，需定期更換安裝。

5 結(jié)束語

杜兒坪煤礦通過對(duì)SGZ-900/1050 型中雙鏈刮板輸送機(jī)刮板進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提高了刮板使用壽命，降低了刮板磨損幾率，保證了綜采工作面刮板輸送機(jī)安全高效運(yùn)行，得到了礦及集團(tuán)公司一致認(rèn)可，并在屯蘭礦、馬蘭礦進(jìn)行推廣應(yīng)用，取得了顯著應(yīng)用成效。